有色金屬礦山建設(shè)工程水土保持方案編制要點(diǎn)探討

王仁芳,彭 亮,吳思容,王 兵,萬 斯

(湖南有色金屬研究院,湖南長沙 410015)

有色金屬礦山建設(shè)工程水土保持方案編制要點(diǎn)探討

王仁芳,彭 亮,吳思容,王 兵,萬 斯

(湖南有色金屬研究院,湖南長沙 410015)

根據(jù)湖南黃沙坪鉛鋅有色金屬礦山開采工程水土流失的特點(diǎn)及形式,編制礦山開采工程水土保持方案,通過實(shí)施水土保持方案,項(xiàng)目建設(shè)區(qū)水土流失治理度達(dá)到95%以上,土壤侵蝕模數(shù)降到0.05萬t/km2·a以下,水土流失控制比為100%,工程棄渣攔渣率98%以上,擾動(dòng)土地整治率達(dá)到95%以上,植被恢復(fù)系數(shù)達(dá)到95%以上,林草植被覆蓋率30%以上。通過方案的實(shí)施,減少了工程建設(shè)對(duì)環(huán)境的破壞,使項(xiàng)目區(qū)的生態(tài)環(huán)境得到了有效保護(hù)和改善。

有色金屬;水土保持;方案;水土流失

礦石中有色金屬含量一般都較低,為了得到1 t有色金屬,往往要開采成百上千噸的礦石。有色金屬礦石中常是多種金屬共生,因此必須合理提取和回收有用組分,做好綜合利用,以便合理利用自然資源。許多稀有金屬、貴金屬以及硫酸和無機(jī)鹽等化工產(chǎn)品,都是在處理有色金屬礦石或中間產(chǎn)品以及礦渣、煙塵的過程中回收得到的。有色金屬生產(chǎn)過程中通常產(chǎn)生大量廢氣、廢水和廢渣,其中含有多種有用組分,有些含有有毒物質(zhì),一些有色金屬也具有毒性。因此,有色金屬礦區(qū)水土流失對(duì)土地破壞的特征表現(xiàn)為不可逆轉(zhuǎn)性,流失的水土資源難以再被收回,水土流失除對(duì)本區(qū)域產(chǎn)生影響外,還會(huì)對(duì)更大范圍內(nèi)的土地利用、水文條件產(chǎn)生影響,如大面積水土流失使區(qū)域性土地荒漠化或減產(chǎn),流失的土石方淤積堵塞下游河道或使河床抬高,造成洪水泛濫等危害。

我國1991年6月29日頒布了《中華人民共和國水土保持法》,該法對(duì)礦山開采引起的水土流失均有明確規(guī)定。根據(jù)“誰開發(fā)誰保護(hù),誰造成水土流失誰負(fù)責(zé)治理”的原則,各礦區(qū)都開展了卓有成效的水土保持工作,但對(duì)礦區(qū)水土流失的規(guī)律及其特殊性,尚缺乏足夠的認(rèn)識(shí),因此,弄清礦區(qū)水土流失規(guī)律,掌握其控制方法具有重要的意義。

1 礦山開采工程概況

湖南黃沙坪鉛鋅礦鐵(多金屬)礦綜合利用工程,項(xiàng)目區(qū)位于湖南省桂陽縣黃沙坪鎮(zhèn)現(xiàn)有黃沙坪鉛鋅礦礦區(qū)范圍之內(nèi),建設(shè)內(nèi)容主要包括礦石出窿后破碎、磨礦、選別、產(chǎn)品脫水、尾礦輸送、尾礦庫等主要生產(chǎn)裝置、輔助設(shè)施及與之相配套土建、供水、供電、總圖運(yùn)輸、尾礦輸送、水工、環(huán)保工程等。

項(xiàng)目總體規(guī)模為年處理礦石45萬t,其中鐵礦石35萬t/a;多金屬礦石10萬t/a,服務(wù)年限20 a,項(xiàng)目分二期實(shí)施,但土建工程全部在一期完成。一期工程以鐵為主,綜合回收鉬和鉍,生產(chǎn)鐵、鉬、鉍三種精礦;二期工程增加鎢和螢石兩種精礦產(chǎn)品。鐵精礦設(shè)計(jì)品位62.00%,回收率70.00%;鉬精礦品位46.00%,回收率77.89%;鉍精礦品位35.00%,回收率40.25%。

2 項(xiàng)目區(qū)水土流失特點(diǎn)及預(yù)測

2.1 項(xiàng)目區(qū)水土流失的特點(diǎn)

造成水土流失的成因包括自然因素和人為因素兩個(gè)方面。根據(jù)工程項(xiàng)目特點(diǎn)進(jìn)行分析,選礦廠、尾礦壩、道路等基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)和生產(chǎn)期間的尾礦將是造成水土流失的主要原因。礦山在建設(shè)過程中,將不同程度地改變、損壞原有的地貌及植被,破壞水土保持設(shè)施,新增人為水土流失,其主要特點(diǎn)如下:

1.項(xiàng)目影響期長。礦山施工期將進(jìn)行較大規(guī)模的基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè),生產(chǎn)期將產(chǎn)生大量的尾礦渣,由此產(chǎn)生裸露跡地較多。施工過程中,不但大面積的開挖會(huì)擾動(dòng)地表原貌,破壞林草植被,植被攔截、蓄留雨水和固結(jié)土壤的能力喪失,同時(shí)大量的臨時(shí)棄土、回填土堆積在場地上,成為極強(qiáng)度水土流失的策源地。本項(xiàng)目生產(chǎn)期較長,固體廢棄物排放量巨大,如對(duì)廢棄礦石和尾礦渣處理不當(dāng),將對(duì)區(qū)域的水土保持功能造成長期的損害。

2.流失面較廣,影響范圍較大。礦山的各類建設(shè)項(xiàng)目都會(huì)因?yàn)槭┕み^程中產(chǎn)生的裸露坡面和土方大量調(diào)配而產(chǎn)生不同程度的水土流失,泥沙隨水流輸送到項(xiàng)目區(qū)外的其它地方,從而造成較大范圍內(nèi)的不利影響。

3.點(diǎn)、線、面兼?zhèn)?。在選廠及配套設(shè)施建筑物等施工基地,將產(chǎn)生點(diǎn)狀水土流失;在交通道路、尾礦輸送管線兩側(cè)存在線狀水土流失;而整個(gè)建設(shè)項(xiàng)目涉及的區(qū)域?yàn)槊鏍钏亮魇А?/p>

4.影響主體工程安全運(yùn)行。礦山項(xiàng)目區(qū)建設(shè)和生產(chǎn)過程中導(dǎo)致的嚴(yán)重水土流失如不得到有效控制,將威脅到選礦廠和尾礦庫的安全運(yùn)行。選礦廠區(qū)位于山坡地帶,滑坡、崩塌等將導(dǎo)致建筑物損毀,尾礦庫可能由于水土流失嚴(yán)重而不能正常發(fā)揮效益,甚至威脅到下游人民群眾的生命財(cái)產(chǎn)安全。

2.2 水土流失預(yù)測內(nèi)容與方法

根據(jù)有色金屬礦山特點(diǎn),水土流失預(yù)測內(nèi)容主要包括:(1)原地形、地貌和植被破壞情況預(yù)測,對(duì)項(xiàng)目建設(shè)期施工活動(dòng)和運(yùn)行的生產(chǎn)活動(dòng)擾動(dòng)地表、損壞林草植被的面積分別進(jìn)行量算;(2)損壞水土保持設(shè)施預(yù)測,對(duì)因開發(fā)建設(shè)損壞水土保持設(shè)施的面積、數(shù)量進(jìn)行量算;(3)可能造成水土流失總面積和流失總量預(yù)測,建設(shè)項(xiàng)目對(duì)地面表層、植被擾動(dòng)和破壞情況進(jìn)行量算,并預(yù)測水土流失總量;(4)水土流失危害預(yù)測,分析預(yù)測水土流失對(duì)土地資源、項(xiàng)目區(qū)及周邊區(qū)域的生態(tài)環(huán)境、對(duì)下游河道、對(duì)當(dāng)?shù)鼐用裆a(chǎn)生活條件所造成的不利影響。

根據(jù)《開發(fā)建設(shè)項(xiàng)目水土保持方案技術(shù)規(guī)范》(GB50433-2008)的規(guī)定,水土流失預(yù)測的方法有類比法、數(shù)學(xué)模型法和實(shí)地測定法三種,結(jié)合本工程的實(shí)際情況,并考慮各方法的可操作性,運(yùn)用類比法進(jìn)行預(yù)測。按照類比工程的水土流失調(diào)查成果,并結(jié)合本工程的施工特點(diǎn)和實(shí)地調(diào)查情況,進(jìn)行適當(dāng)修正。

土壤流失量可按下式計(jì)算:

新增流失量可按下式計(jì)算:

式中W為擾動(dòng)地表土壤流失量/t;ΔW為擾動(dòng)地表新增土壤流失量/t;i為預(yù)測單元,1,2,3,…,n;j為預(yù)測時(shí)段,j=1,2,3,指施工準(zhǔn)備期、施工期和自然恢復(fù)期;Fi為第i個(gè)預(yù)測單元的面積/km2;Mik為擾動(dòng)后不同預(yù)測單元不同時(shí)段的土壤侵蝕模數(shù)/t·km-2·a-1;ΔMik為不同單元各時(shí)段新增土壤侵蝕模數(shù)/t·km-2·a-1;Tik為預(yù)測時(shí)段(擾動(dòng)時(shí)段)/a。

通過礦山建設(shè)項(xiàng)目主體工程設(shè)計(jì)要求的施工計(jì)劃和施工區(qū)地質(zhì)、地形、地貌、植被、降雨等因子綜合判定,確定項(xiàng)目施工建設(shè)各區(qū)的水土流失量,來估算新增水土流失總量。根據(jù)以上各水土流失區(qū)的水土流失量預(yù)測,本項(xiàng)目水土流失背景值為13 676 t,預(yù)測新增水土流失總量可達(dá)784 511 t。其數(shù)據(jù)列于表1。

表1 各水土流失區(qū)的水土流失量預(yù)測表

3 水土流失防治等級(jí)及目標(biāo)

水土保持方案總體目標(biāo)是預(yù)防和治理因項(xiàng)目建設(shè)可能造成的水土流失,使可能造成的水土流失得到有效控制,確保建設(shè)及運(yùn)行安全,保護(hù)、改良和合理利用土地資源,工礦區(qū)水土流失防治標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行建設(shè)生產(chǎn)類項(xiàng)目一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。六項(xiàng)防治目標(biāo)值列于表2。

表2 水土流失防治一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)防治目標(biāo)值(國家標(biāo)準(zhǔn))

本方案是黃沙坪鉛鋅礦鐵(多金屬)礦綜合利用工程的組成部分,它從屬于主體工程,是對(duì)主體工程的修正、補(bǔ)充與完善。方案的編制要符合國家對(duì)水土保持、環(huán)境保護(hù)的總體要求,與主體工程及當(dāng)?shù)厮Ｒ?guī)劃相協(xié)調(diào),并且水土保持工程必須遵從“三同時(shí)”原則。通過方案實(shí)施,達(dá)到以下目標(biāo):

1.實(shí)施水土保持措施后逐步達(dá)到無明顯水土流失的要求,項(xiàng)目建設(shè)區(qū)水土流失治理度達(dá)到95%以上。

2.實(shí)施水土保持植物措施后土壤侵蝕模數(shù)降到0.05萬t/km2·a以下,水土流失控制比為100%。

3.工程棄渣攔渣率目標(biāo)值為預(yù)測流失總量的98%以上。

4.擾動(dòng)土地整治率達(dá)到95%以上。

5.植被灰復(fù)系數(shù)達(dá)到可綠化面積95%以上;林草植被覆蓋率30%以上。

4 水土保持措施

4.1 工程措施施工工藝

由于施工時(shí)序的不確定性,根據(jù)防治水土流失的需要對(duì)這些工程措施的實(shí)施提出以下要求。

1.在土方開挖、填筑前根據(jù)植物措施工程量需要將表土剝離并集中堆置。

2.在土方填筑時(shí),應(yīng)分區(qū)分塊進(jìn)行,防止因統(tǒng)一填筑時(shí),產(chǎn)生大量的水土流失,從而影響到施工區(qū)及周邊環(huán)境。

3.在土方填筑過程中對(duì)整個(gè)項(xiàng)目區(qū)按水土保持方案中臨時(shí)截、排水溝的設(shè)計(jì)布設(shè)排水溝,并在適當(dāng)部位布設(shè)沉沙池,以免造成水土流失。

4.土方填筑結(jié)束后,立即對(duì)綠化區(qū)回填表土植樹種草。

4.2 植物措施

根據(jù)有色金屬礦山的特點(diǎn)結(jié)合項(xiàng)目的實(shí)際情況,本著“因地制宜、適地適樹、適地適草”的原則,有色金屬礦山綠化可供選擇的喬木、灌木、草及花卉約十多個(gè)品種,主要樹、草種的生物學(xué)、生態(tài)學(xué)特性及主要用途列于表3。

5 水土保持監(jiān)測

開發(fā)建設(shè)項(xiàng)目水土保持監(jiān)測應(yīng)按照SL277～2002《水土保持監(jiān)測技術(shù)規(guī)程》的規(guī)定進(jìn)行。承擔(dān)單位須具備相應(yīng)的水土保持監(jiān)測資質(zhì),監(jiān)測成果應(yīng)能全面反映開發(fā)建設(shè)項(xiàng)目水土流失及其防治情況,并把監(jiān)測成果報(bào)送建設(shè)單位和當(dāng)?shù)厮姓鞴懿块T。

表3 主要綠化樹、草種生物、生態(tài)學(xué)特性及主要用途表

6 效益分析

方案實(shí)施后本項(xiàng)目通過水土保持綜合治理,可增加土壤入滲,減少地表徑流,減輕土壤侵蝕,防止新增水土流失,可治理水土流失面積24.81 hm2,減少水土流失量達(dá)78.45萬t。方案實(shí)施后,能減少工程建設(shè)造成的負(fù)面影響,改善項(xiàng)目區(qū)生態(tài)環(huán)境和生產(chǎn)生活條件,保證項(xiàng)目功能的正常發(fā)揮。

7 結(jié) 論

水土保持方案實(shí)施后,一是將減少工程建設(shè)對(duì)環(huán)境的破壞,使項(xiàng)目得到綠化、美化、生態(tài)環(huán)境得到了有效保護(hù)和改善,體現(xiàn)出水土保持生態(tài)環(huán)境建設(shè)與開發(fā)建設(shè)工程同步發(fā)展,創(chuàng)造生態(tài)優(yōu)先、社會(huì)經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展的開發(fā)建設(shè)項(xiàng)目。二是項(xiàng)目區(qū)水土流失得到有效控制,保障主體工程的安全運(yùn)營。

[1] 卞正富.礦區(qū)水土流失及其控制研究[J].土壤侵蝕與水土保持學(xué)報(bào),1998,4(4):31-36.

[2] 關(guān)宏俠,張偉.搞好礦區(qū)水土保持建設(shè)煤城新環(huán)境[J].中國水土保持,2005,1(1):27-28.

[3] 趙永安.礦區(qū)水土流失與水土保持[J].土地復(fù)墾技術(shù),1992, (2):79.

[4] 趙景逵.礦區(qū)土地復(fù)墾技術(shù)與管理[M].北京:農(nóng)業(yè)出版社, 1993.

Discussion of Compiling Points of Soil and Water Conservation Scheme in Nonferrous Metals Mine Construction Project

WANG Ren-fang,PENG Liang,WU Si-rong,WANGBing,WAN Si

(Hunan Research Institute of Nonferrous Metals,Changsha410015,China)

According to the characteristics of soil erosion of nonferrous metals mining project in the Huangshaping lead-zinc mine of Hunan,the soil and water conservation scheme of mining project was complied.Through the implementation of the soil and water conservation scheme in the construction zone of project,the treatment degree of soil erosion reached 95%,and the soil erosion modulus dropped below 500 t/km2·a,the control ratio of soil erosion was 100%,and the elam of slag rate in the engineering abandon slag reached 90%,and the remediation rate of disturbance land could be up to 95%,and the recovery coefficient of vegetation attained 95%above,and the vegetation reached 30%coverage.The implement of soil erosion scheme can reduce the damage to the environment of engineering construction,which has got effective protection for the ecological of the construction zone.

nonferrous metals;soil and water conservation;scheme;soil erosion

X53

A

1003-5540(2011)03-0056-04

王仁芳(1962-),女,工程師,主要從事環(huán)境工程、清潔生產(chǎn)審核工作及水土保持方案報(bào)告書編制等。

2011-02-25